Компенсационный стабилизатор напряжения
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в различных источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Компенсационный стабилизатор напряжения содержит регулирующий элемент, дифференциальный усилитель, делитель напряжения и источник опорного напряжения, выход регулирующего элемента соединен со входом делителя напряжения и входом источника опорного напряжения, выход делителя напряжения подключен к первому входу дифференциального усилителя, выход источника опорного напряжения соединен со вторым входом дифференциального усилителя, второй вход регулирующего элемента соединен с первым выходом дифференциального усилителя. Для повышения стабильности выходного напряжения при изменении в широком диапазоне входного напряжения и выходного тока в компенсационный стабилизатор напряжения введен дополнительный усилитель, первый вход которого подключен к первому входу регулирующего элемента, второй вход дополнительного усилителя соединен со вторым выходом дифференциального усилителя, выход дополнительного усилителя подключен ко второму входу регулирующего элемента.
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в различных источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Известны компенсационные стабилизаторы напряжения, отличающиеся простотой, но не обладающие высоким коэффициентом стабилизации [Назаров С.Улучшение транзисторных стабилизаторов. Журнал "Радио" 
7, 1970 г., с.43-44.].
Известен «Стабилизатор напряжения» [RU 2409830, G05F 1/56 опубл. 20.01.2011 г.], обладающий высокими показателями. Недостатком данного стабилизатора является большое число радиоэлементов, а следовательно он менее надежен и более дорог.
Известен «Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения» [RU 231454558, G05F 1/56 опубл. 10.01.2008 г.]. Недостатком подобных компенсационных стабилизаторов является использование дополнительных RC цепочек обеспечивающих пуск устройства. Использование реактивных элементов в цепи пуска стабилизатора накладывает ограничения на время нарастания входного напряжения для выполнения условий надежного пуска в широком диапазоне температур, входных напряжений и токов потребления нагрузкой.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является компенсационный стабилизатора напряжения последовательного типа со схемой сравнения выполненной на дифференциальном усилителе постоянного тока (УПТ) [Назаров С.В. Транзисторные стабилизаторы напряжения. - М.: Энергия, 1980. - 96 с. Массовая радиобиблиотека. - Вып.1007), с.33, рис.21, а.]. Он содержит регулирующий элемент, в качестве которого использован включенный последовательно с нагрузкой первый транзистор, дифференциальный УПТ, выполненного на втором и третьем транзисторах и первом резисторе, который может быть заменен на источник тока, источник опорного напряжения выполненного по схеме параметрического стабилизатора содержащего второй резистор и стабилитрон, делитель выходного напряжения содержащий третий и четвертый резисторы, выход источника опорного напряжения подключен к базе второго транзистора, выход делителя выходного напряжения подключен к базе третьего транзистора, коллектор третьего транзистора подключен к базе первого транзистора, между коллектором и базой первого транзистора включен пятый резистор. Недостатком этого устройства является невысокая стабильность выходного напряжения при изменении в широком диапазоне входного напряжения или выходного тока.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение стабильности выходного напряжения при изменении в широком диапазоне входного напряжения и выходного тока.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что компенсационный стабилизатор напряжения содержит регулирующий элемент, дифференциальный усилитель, делитель напряжения и источник опорного напряжения, выход регулирующего элемента соединен со входом делителя напряжения и входом источника опорного напряжения, выход делителя напряжения подключен к первому входу дифференциального усилителя, выход источника опорного напряжения соединен со вторым входом дифференциального усилителя, второй вход регулирующего элемента соединен с первым выходом дифференциального усилителя.
Новым в предлагаемой полезной модели является введение дополнительного усилителя, первый вход которого подключен к первому входу регулирующего элемента, второй вход дополнительного усилителя соединен со вторым выходом дифференциального усилителя, выход дополнительного усилителя подключен ко второму входу регулирующего элемента.
На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого компенсационного стабилизатора напряжения.
Компенсационный стабилизатор напряжения содержит регулирующий элемент 1, дополнительный усилитель 2, дифференциальный усилитель 3, делитель напряжения 4 и источник опорного напряжения 5. Выход регулирующего элемента 1 соединен со входом делителя напряжения 4 и входом источника опорного напряжения 5. Выход делителя напряжения 4 подключен к первому входу дифференциального усилителя 3, выход источника опорного напряжения 5 соединен со вторым входом дифференциального усилителя 3, второй вход регулирующего элемента 1 соединен с первым выходом дифференциального усилителя 3. Первый вход дополнительного усилителя 2 подключен к первому входу регулирующего элемента 1, второй вход дополнительного усилителя 2 соединен со вторым выходом дифференциального усилителя 3, выход дополнительного усилителя 2 подключен параллельно с первым выходом дифференциального усилителя 3 ко второму входу регулирующего элемента 1.
Заявленный компенсационный стабилизатор напряжения работает следующим образом. Сразу после подачи питающего напряжения на вход устройства напряжение на выходе источника опорного напряжения 5 нарастает быстрее, чем напряжение на выходе делителя напряжения 4, что приводит к более быстрому нарастанию тока на втором выходе дифференциального усилителя 3, чем на его первом выходе. Усиленный дополнительным усилителем 2 ток поступает на второй (управляющий) вход регулирующего элемента 1 и приводит к его открытию, обеспечивая тем самым еще большее нарастание напряжения на выходе устройства. Процесс нарастания выходного напряжения длится до тех пор, пока напряжение на выходе делителя 4 не достигнет значения напряжения на выходе источника опорного напряжения 5, при этом нарастание тока на втором выходе дифференциального усилителя прекратится, а ток на первом выходе дифференциального усилителя 3 будет расти, ток с выхода дополнительного усилителя пойдет не на второй (управляющий) вход регулирующего элемента, а на первый выход дифференциального усилителя, таким образом, нарастание тока на втором входе регулирующего элемента прекратиться и на выходе устройства установится постоянное напряжение. В установившемся режиме схема охвачена глубокой отрицательной связью. Например, при увеличении тока нагрузки небольшое уменьшение напряжение на выходе приведет к уменьшению напряжения на первом входе дифференциального усилителя 3, уменьшение напряжения на первом входе дифференциального усилителя по сравнению с напряжением на его втором входе приведет к уменьшению тока на первом выходе и увеличению тока на его втором выходе, что приведет к увеличению тока на втором входе регулирующего элемента способствуя его открытию и компенсации падения напряжения на выходе устройства.
Компенсационный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент, дифференциальный усилитель, делитель напряжения и источник опорного напряжения, выход регулирующего элемента соединен со входом делителя напряжения и входом источника опорного напряжения, выход делителя напряжения подключен к первому входу дифференциального усилителя, выход источника опорного напряжения соединен со вторым входом дифференциального усилителя, второй вход регулирующего элемента соединен с первым выходом дифференциального усилителя, отличающийся тем, что введен дополнительный усилитель, первый вход которого подключен к первому входу регулирующего элемента, второй вход дополнительного усилителя соединен со вторым выходом дифференциального усилителя, выход дополнительного усилителя подключен ко второму входу регулирующего элемента.
